科學家研制出一種可以彎曲并浸泡在水中的太陽能電池

2024-05-01 11:24:29 太陽能發(fā)電網(wǎng)
有機光伏技術的潛在用途之一是制造可穿戴電子設備--例如,可以貼在衣服上監(jiān)測醫(yī)療設備的設備,而無需更換電池。然而,研究人員發(fā)現(xiàn),要想在不使用額外層的情況下實現(xiàn)防水功能,難度很大,因為這最終會降低薄膜的柔韌性。理化學研究所新興物質(zhì)科學中心的研究人員及其合作伙伴創(chuàng)造出了一種柔韌、防水的有機光伏薄膜。這種創(chuàng)新薄膜可以將太陽能電池集成到衣服中,即使在雨淋或水洗后也能保持功能。

現(xiàn)在,一組科學家在《自然-通訊》(Nature Communications)上發(fā)表的研究成果恰恰做到了這一點。他們面臨的挑戰(zhàn)是克服以往設備的一個關鍵局限,即很難在不降低靈活性的情況下使其防水。光伏薄膜通常由幾層組成。一層是有源層,它從太陽光中捕捉一定波長的能量,并利用這種能量將電子和"電子空穴"分離成陰極和陽極。然后,電子和空穴可以通過電路重新連接,產(chǎn)生電能。在以前的設備中,傳輸電子空穴的層通常是通過分層的方式依次形成的。

不過,在目前的工作中,研究人員將陽極層(在本例中為銀電極)直接沉積在活性層上,從而在各層之間形成更好的附著力。他們采用了熱退火工藝,將薄膜暴露在攝氏85 度的空氣中 24 小時。論文的第一作者熊思興說:"形成這一層很有挑戰(zhàn)性,但我們很高興能完成這一任務,最終能制作出厚度僅為3微米的薄膜,我們期待看到測試結(jié)果。"

測試結(jié)果令人鼓舞。首先,他們將薄膜完全浸泡在水中四個小時,發(fā)現(xiàn)它仍然保持了最初性能的 89%。然后,他們將薄膜在水下拉伸30%多達300次,結(jié)果發(fā)現(xiàn)即使受到這樣的耐力測試,薄膜仍然保持了 96% 的性能。在最后的測試中,他們將薄膜放入洗衣機中進行循環(huán)洗滌,結(jié)果薄膜經(jīng)受住了考驗,這在以前是從未有過的。

論文通訊作者之一 Kenjiro Fukuda 說:"我們所創(chuàng)造的是一種可以更廣泛使用的方法。展望未來,通過提高設備在其他方面的穩(wěn)定性,如暴露于空氣、強光和機械應力,我們計劃進一步開發(fā)我們的超薄有機太陽能電池,使其能夠用于真正實用的可穿戴設備。"


作者: 來源:ScitechDaily 責任編輯:jianping

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